西天目山微生物實習與環(huán)境資源保護的探討與淺析

郭建軍 程霞英 陳海敏 徐科

1.浙江理工大學生命科學與醫(yī)藥學院；2.浙江理工大學紹興生物醫(yī)藥研究院

生物學野外實習是生物教學中的重要一環(huán)，是理論走向實際的橋梁，承擔著培養(yǎng)學生觀察能力和解決問題能力的任務。隨著高校辦學規(guī)模的擴大和對實習安全的日益重視，生物學實習地點的選擇就有諸多限制，一般會在實習場地安全及食宿安全方面設立前置條件，而符合實習要求的場地往往被許多兄弟高校所選擇，帶來的結果便是各種接待壓力、環(huán)境壓力以及對物種資源的破壞。野外實習資源的供求矛盾和野外實習資源的保護等學生野外實習所帶來的各種問題逐漸走進高校和接待單位的視野，也成為環(huán)保和社會公共資源分配的一個重要話題。本文從西天目山國家級自然保護區(qū)中微生物實習對大型真菌資源的影響入手，淺析了大量高校集中實習對生態(tài)環(huán)境及真菌資源的不良影響，探討了野外微生物學實習中可以采用的環(huán)境和真菌資源保護措施，以期為緩解西天目山實習環(huán)境壓力和真菌資源下降問題提供有益的參考。

一、西天目山微生物實習概況

微生物學是高校生命科學教育中的主干課程之一，所有現(xiàn)代生物學技術都離不開微生物學基礎。由于微生物學的主要研究對象為肉眼不可見的微小生物體，所以理論課堂教學顯得抽象難懂，需要加強微生物學實驗和實踐教育。鑒于絕大部分的微生物形體微小，需借助顯微鏡進行觀察，只能在實驗室中依賴顯微手段進行實驗觀察，其學習主要圍繞微生物的無菌操作、平板的涂布、微生物的恒溫培養(yǎng)等，而對其生活史的觀察和研究較為困難。選取野生大型真菌作為野外實習的主要對象和內容，通過大型真菌生態(tài)習性的觀察、真菌標本的采集、制作等教學實踐活動，使學生全面了解大型真菌的形態(tài)特征、分布特征、生存環(huán)境特征等知識，極大豐富了微生物課堂教學內容，是微生物學理論知識的深化和補充，逐漸得到生命科學專業(yè)教研人員的認可，成為現(xiàn)代生物學實踐教學中不可或缺的重要組成部分。有資料顯示，越來越多高校開始開展大型真菌野外實習教學，并且取得許多有益效果。

西天目山位于杭州市臨安區(qū)西北31公里處，是國家級森林自然保護區(qū)，海拔1506米（西峰仙人頂），保護區(qū)內溫暖潮濕，物種豐富，其中查明的植物品種有246科974屬2160種高等植物。由于森林覆蓋面廣，林木品種多，加上原生態(tài)的自然保護措施，枯枝落葉在林下自然分解，為大型真菌的生長提供了良好的條件，因此天目山林下大型真菌資源也非常豐富，據調查，天目山自然保護區(qū)內有大型真菌10目27科90屬258種。西天目山交通便捷，其中天目山自然保護區(qū)山有柏油公路直達，保護區(qū)內安全防護設施良好，山腳下有許多以旅游經濟為生的民宿和農家樂，擁有較強的旅游接待能力，由于自然條件優(yōu)越，每年吸引不少外地游客至此旅居、旅游。由于豐富的物種資源、便利的交通條件、規(guī)范的安全防護設施以及良好的餐飲、住宿接待能力，使得西天目山自然保護區(qū)成為浙江大學、南京師范大學、復旦大學、浙江理工大學等眾多江浙滬高校生物及相關專業(yè)野外實習的首選地點。

二、西天目山野外實習中微生物資源保護的緊迫性

由于地處長江以南浙西山區(qū)，西天目山在6、7月份正逢梅雨季節(jié)，雨量多，植物、動物和微生物生長旺盛，生物數量大、種群多，生物形態(tài)結構特征較易觀察，非常符合植物、動物和微生物實習的教學要求。并且該段時間正好是學期末期，理論教學基本接近尾聲，學生一般積累了一個學期的理論知識，便于開展實習教學。因此6、7月是南方高校安排野外實習的的黃金時間，大量的高校在該段時間集中安排學生進行野外實習，導致該段時間內西天目山實習師生數量暴增，有些年份甚至達到天目山附近餐飲、住宿接待能力上限，一些高校因食宿無法安排，被迫臨時改換實習地點，對實習師生的安全和實習教學質量造成較大的影響。

蘇英等調查研究發(fā)現(xiàn)，西天目山大型真菌的分布與海拔高度顯著相關，其種類和數量分布曲線與海拔呈現(xiàn)垂直關系，而分布量最大的位于禪源寺、天然居至五里亭、天目山管理局至紅廟、五代同堂至老殿的闊葉林、針闊混交林和雜灌叢林地之中。禪源寺、紅廟、五里亭、天目山管理局位于天目山的中低海拔區(qū)域，林木高大挺拔，道路和安全防護設施齊全，考慮到學生安全、交通條件、景區(qū)管理、大型真菌數量等諸多因素，高校劃定的微生物實習范圍也常常在上述區(qū)域，一則該區(qū)域交通條件較好，二則該區(qū)域不屬景區(qū)范圍，方便旅游公司對游客進行管理。但是，學校的共同選擇也造成了實習場地的超負荷運行，學生的大量、集中、高密度的實習，對上述區(qū)域造成了嚴重的生態(tài)壓力，由于人群的大量踩踏和對腐殖質的破壞，造成大量原生大型真菌棲息地的退化和喪失；更嚴重的是實習過程中子實體標本的過量采集，不可避免地影響著真菌的生長和繁殖，最終導致了上述區(qū)域大型真菌資源急劇減少，帶來了微生物環(huán)境的顯著惡化。帶給實習師生最直觀的感受就是多種原本常見的大型真菌近年來已不見蹤影。大型真菌種類和數量的下降反過來也給實習教學和生態(tài)保護帶來多種不良后果：

（一）影響學生實習效果

由于實習范圍內的大型真菌數量逐年減少，有些真菌類型的品種和數量已經遠遠低于教學預期，不能滿足教學需求。有時候一整天的樣品采集只能收集少數幾類品種的真菌樣本，這些品種也以常見的木耳、樹舌等樹干、樹枝上寄生的種類為主，有些天目山真菌文獻或實習指南中的真菌品種現(xiàn)已找不到野生樣品，無法實現(xiàn)該真菌生態(tài)習性的觀察及生態(tài)分布的調查。這樣不僅打亂了學校實習計劃、也影響了微生物野外實習的效果，導致不能達成教學目標，這一問題給微生物實習帶教老師們普遍帶來煩惱，也給教學質量帶來了較大影響。

（二）影響區(qū)域內大型真菌物種資源

生物物種資源是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要資源，不僅為人類提供衣、食住的原料以及營養(yǎng)品和藥物，更是良好生態(tài)環(huán)境必不可少的組成部分，是人類長期繁衍生息的基礎。據統(tǒng)計，我國北回歸線以南已有研究記錄的大型真菌有1200屬、5000多種,其中食、藥用菌將近1000 種。西天目山有著豐富的大型真菌資源，據文獻報道，西天目山自然保護區(qū)內就擁有258種大型真菌，而且其中有許多珍稀真菌物種，僅浙江省首次記錄的大型真菌就有120種。這些大型真菌資源是生物物種多樣性的天然寶庫，是非常珍貴的天然種質資源和遺傳資源，此外，這些豐富的大型真菌不僅能作為食用菌使用，還是許多重要藥物的來源，深深影響著人們的生產生活，除了出色的經濟價值，這些大型真菌作為分解者在維持西天目山正常動植物及微生物生態(tài)平衡中也起著重要作用。因此西天目山大型真菌資源的減少會直接或間接造成巨大的經濟和社會損失。

（三）破壞區(qū)域內生態(tài)環(huán)境

西天目山自然保護區(qū)之所以林木品種繁多、大型真菌資源豐富，其中原因之一是西天目山成為自然保護區(qū)后，天目山管理局實施了有效的森林和野生動物保護措施，杜絕了濫砍濫伐和人工造林，保存了良好的生物棲息環(huán)境，使得各種生物協(xié)調生長，各種生態(tài)因子相得益彰，造就了豐富森林資源和真菌資源，也因此成為高校生物野外實習的理想場所，給地方帶來了巨大的經濟效益和社會效益。但是，如果任由大量高校進行集中、粗放、高頻度野外實習，加之旅游景區(qū)內游客大量涌入，將嚴重干擾保護區(qū)內野生真菌、野生動植物的生長、生殖及分布，造成一定范圍內生態(tài)環(huán)境的破壞，違背了天目山設立自然保護區(qū)的初衷。這種只求規(guī)模效益和經濟效益的做法是不可持續(xù)的，百害而無一利，只有得到良好的保護，天目山才能長期穩(wěn)定地發(fā)展。

三、西天目山野外微生物實習中環(huán)境保護措施的思考

（一）高校間錯峰進行野外微生物實習

“錯峰出行”的交通政策起源于德國，由于其效果明顯，在歐美得到了廣泛的推廣，其基本原理就是在原有的道路條件下，通過調整交通出行者的出行時間，從而錯開出行高峰時段，減少道路交通壓力，達到交通流量均勻水平。借鑒“錯峰出行”的管理思路，如果將高校前往西天目山進行野外實習的時間進行錯峰調整，延長計劃實習的時段，必將大大降低實習場地內師生數量的峰值，利于森林、動物和微生物系統(tǒng)的生態(tài)恢復，從而降低對野生真菌生長和繁殖的擾動，抑制西天目山大型真菌資源下降的趨勢，實現(xiàn)野生真菌資源的保護，同時也能實現(xiàn)更好的微生物野外實習教學效果。當然時間的調整短期內會影響到一些高校的實習教學，特別是那些由于“錯峰實習”而導致不能在6、7月份進行實習的高校，其實習教學活動會受一定程度的影響。但是，不管從經濟支出上還是從教學效果上看，長期實施錯峰實習能使各高校均從中受益，相信一定會得到各高校的贊同與支持，并且“錯峰實習”還能讓西天目山最大限度地提供實習教學資源，利于西天目山的保護、開發(fā)和利用。

（二）實習范圍和線路輪換

休耕輪作制度在我國農業(yè)中的應用由來已久，該制度有利于土壤肥力的恢復和農業(yè)病蟲害的擴散，是水稻種植可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，現(xiàn)已推廣到諸多種植領域。如果野外實習過程中，借鑒“休耕輪作”思想，對大型真菌野外實習范圍和線路進行輪換和休養(yǎng)，將對實習范圍內生態(tài)環(huán)境因子的恢復和物種的保護起到重要的作用。具體而言，可對同海拔的區(qū)域劃分若干“實習區(qū)域”和“禁止實習區(qū)域”，這樣保證了不同海拔都能有實習區(qū)，確保大型真菌分布的完整性，保證了實習教學的效果。通過“實習區(qū)域”和“禁止實習區(qū)域”逐年輪換，讓“實習區(qū)”的自然環(huán)境和野生物種在實習后一年得到恢復和自然生息，這樣非常有利于大型真菌資源的快速恢復，讓實習資源能夠可持續(xù)開發(fā)和利用，在利用的同時實現(xiàn)資源的保護。

（三）轉變微生物學野外實習模式

以往的微生物野外實習，其基本目標基本都是在實習范圍內尋找野生大型真菌資源，發(fā)現(xiàn)野生真菌后，采集真菌子實體，并制成標本，從而完成整個實習流程?？梢?，標本采集是微生物實習中的必然環(huán)節(jié)，而子實體的過度采集，減少了真菌孢子體的產生阻斷了真菌的完整生活史，勢必對野生真菌繁殖造成較大影響。因此，減少和杜絕子實體的采集，能夠較好保護大型真菌資源的品種和數量，對真菌資源保護大有裨益。為了讓學生能夠完成完整的微生物學實習流程，可以將野外實習分為野生狀態(tài)大型真菌觀察和人工繁殖大型真菌標本采集、制作兩部分，通過建立常見大型真菌野外仿生種植場所，加強大型真菌的人工擴繁，產生大量的常見大型真菌樣本，供學生采擷和制作標本。這樣在保證實習教學質量的同時還能生產一些具有食用和藥用價值的大型真菌，從而取得一定的經濟利益。此外，大型真菌野外仿生種植場所的建設除了能拓展高校學生的微生物實習資源外，還能加強高校、科研院所與地方之間的科技合作和交流，培育地方特色產業(yè)，實現(xiàn)經濟效益與社會效益的雙豐收。

（四）加強學生環(huán)保意識教育

要實現(xiàn)上述保護措施，人的因素是其中的關鍵，而實習中的主體是學生，我們必須教育學生，讓其理解優(yōu)質的實習資源與環(huán)保的關系，只有在保護好環(huán)境和種質資源的前提下，才能獲得良好的實習資源，同時，通過這些教育還能激發(fā)學生熱愛大自然、保護大自然的熱情，使學生在實習過程中遵守實習紀律和規(guī)范，盡可能減少對保護區(qū)內自然環(huán)境的擾動，改變實習過程中種種不科學不環(huán)保的行為，達到環(huán)境和微生物資源雙保護的目的，

（五）加強虛擬仿真技術在微生物實習環(huán)節(jié)的應用

虛擬仿真技術是應用計算機及仿真技術，模擬三維環(huán)境下的事物和事件，具有生動逼真、交互性強、運行成本低等諸多優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應用于各類教學活動中。若將虛擬仿真技術應用到微生物實習環(huán)節(jié)中，讓學生在電腦端就獲得身臨其境的學習體驗，不僅能加速學生對微生物知識的掌握，還能節(jié)省大量微生物實習資源，提升微生物實習資源利用率，不失為是一種環(huán)保的微生物實習方式。建議將虛擬仿真實習與西天目山野外實習相結合，在野外實習前，通過虛擬仿真實習，讓學生熟悉微生物野外實習的基本內容，從而提高野外實習的效率，在達到教學效果的同時，適當縮短天目山野外實習時間，從而減少西天目山的野外實習所帶來的生態(tài)壓力，間接加強對野生真菌資源的保護。

四、展望

以上分析可知，西天目山微生物資源的退化是多方面原因造成的，其中微生物野外實習是其中重要的因素之一，資源供給與需求之間的矛盾是其中的根本原因。如果通過“錯峰實習”、“實習范圍輪換”等適當調節(jié)措施，能夠保證在抑制微生物資源退化的前提下，充分利用西天目山大型真菌實習資源。相信通過以上措施，西天目山自然保護區(qū)的野生大型真菌資源將重新繁榮，高校生物學野外實習將變得更加井然有序，實習效果也將明顯得到提升，在這個前提下，由于大型真菌仿生種植基地的建設和運行，當地村民將找到一個重要的經濟增長點，同時也可以通過基地，進一步加強高校和地方的合作，進一步推進高校微生物科研成果向地方的轉化，實現(xiàn)實習與生產的相互促進、教學與產業(yè)的良性互動。